Elementele și Tabelul Periodic al lui Mendeleev

Dimitri-Mendeleev-Study-Case-Nature

Ca să putem vorbi despre Tabelul lui Mendeleev trebuie în primul rând să înțelegem care este diferența dintre un compus chimic și un element chimic. Apa este, de exemplu, un compus chimic. Dacă trecem un curent electric prin apă, într-un proces care se numește electroliză, obținem la polul negativ (numit catod) pe unde intră electronii în apă, hidrogen, iar la polul pozitiv (numit anod) oxigen. Mai mult decât atât, dacă măsurăm hidrogenul produs, el va fi de două ori mai mult decât oxigenul.  

Electroliza-Study-Case-Nature

Așa vedem, cât se poate de clar, diferența dintre apă, un compus chimic, și hidrogen și oxigen, care sunt elemente chimice. 

Chiar și cele mai primitive societăți umane cunoșteau elementele chimice și le foloseau. Cele mai comune și mai cunoscute elemente care se găsesc în natură în stare (aproape) pură sunt carbonul, sulful, cuprul și aurul. 

Oamenii au făcut nenumărate încercări de a clasifica elementele, și, multă vreme, au sperat să le poată transforma unul în altul, precum alchimiștii medievali care sperau să poată transforma plumbul în aur. Dar, până la Dimitri Mendeleev, în 1860, nimeni nu a reușit să pună ordine în elementele chimice și să le explice proprietățile. 

Să explicăm un pic. Există multe elemente, iar unele dintre ele au proprietăți și comportamente foarte asemănătoare, așa cum sunt Florul, Clorul, Bromul și Iodul, denumite halogeni. Altele, se deosebesc ca Hidrogenul (gazos) de Carbon (solid). Avem elemente care se găsesc în din abundență în natură, singure sau în compuși (fierul, cuprul) și elemente extrem de rare (osmiul, iridiul). 

Alchimie-Study-Case-Nature

Mendeleev a observat că există grupuri de elemente cu proprietăți similare. De exemplu, halogenii se combină foarte ușor cu elementele din grupul metalelor alcaline (litiu, sodiu, potasiu), cu cele din grupul metalelor alcalino-pămâtoase (beriliu, magneziu și calciu) și cu toate celelalte metale. Oxigenul și sulful se comportă aproape la fel, formând împreună cu ele săruri (în cazul halogenilor) sau oxizi (oxigenul). Carbonul, însă, nu se comportă deloc în acest fel, el preferă și combinațiile cu halogenii, oxigenul, sulful, dar și cu hidrogenul. 

Ideea extraordinară pe care a avut-o Mendeleev a fost să așeze elementele într-un tabel, după proprietățile lor fizice și chimice. Tabelul este organizat pe grupe și pe perioade. În fiecare grupă, pe verticală, se găsesc elemente cu proprietăți similare (halogenii și metalele alcaline sunt grupe). Dar știm că elementele au numere atomice diferite, prin asta se disting unul de altul. Numărul atomic este dat de numărul de protoni din nucleu. Hidrogenul, cu un singur proton, are numărul atomic 1. Carbonul, cu 6 protoni, are numărul atomic 6. 

Grupa Halogenilor
Metalele alcaline

Tabelul periodic al elementelor conține toți atomii, organizați de sus în jos și de la stânga la dreapta, în ordinea numerelor atomice. De fiecare dată când ajungem la un element din grupa gazelor rare (Heliu, neon, argon) rândul se termină și revenim la prima coloană, cea a metalelor alcaline. 

Pe vremea lui Mendeleev foarte multe elemente nu erau cunoscute, așa că el a lăsat locuri libere pentru ele. De atunci, fizicienii și chimiștii au continuat investigațiile, iar acum există 118 elemente cunoscute. Unele dintre ele nu există în stare naturală nicăieri în univers, dar au fost create în laborator, chiar dacă sunt atât de instabile încât nu supraviețuiesc decât câteva fracțiuni de secundă. 

tabel-periodic-al-elementelor-Study-Case-Nature

Pe măsură ce fizica a avansat, s-a găsit și explicația acestor similitudini între elemente pe care Mendeleev și predecesorii lui le-au descoperit empiric (adică din experiență practică). Ceea ce face ca fluorul, clorul, bromul și iodul să se comporte atât de asemănător între ele și atât de diferit de litiu, sodiu și calciu este poziționarea electronilor pe ultimul strat din jurul nucleului.

Vă mai aduceți aminte de lecția despre atomi? Acolo spuneam că există orbitali de tip S, pe care nu se pot afla decât maximum 2 electroni, și orbitali de tip P, pe care se pot afla 6 electroni. Ei bine, metalele alcaline au, toate, pe ultimul strat, un singur electron, într-un orbital de tip S. Halogenii, în schimb, au 7 electroni, dintre care 2 în orbitalul s și 5 în orbitalul p. Pentru a atinge o situație de echilibru, stratul ar trebui să aibă 8 electroni (2 în s și 6 in p).

Este deci ușor de înțeles de ce un halogen se va combina cu un metal alcalin, Clorul va lua un electron de la litiu, formând o sare. În acest fel, clorul va avea cei 8 electroni pe ultimul strat, iar litiul va scăpa de electronul singuratic din stratul s. 

 

Tabelul lui Mendeleev, în forma lui modernă, ne ajută așadar să aflăm numărul atomic al unui element și, de aici, greutatea lui, dar și proprietățile lui generale. Existența lui a ajutat la descoperirea multor elemente noi, dar a dat și un impuls fizicii atomice. 

metale-alcaline-Study-Case-Nature
periodic table braille